BRPI0316471B1 - Device and method for squaring biological growing plates - Google Patents

Abstract

"dispositivo e método para esquadrinhar placas de cultivo biológico". um esquadrinhador para placa de cultivo biológico inclui um sistema de iluminação multicor que ilumina uma placa de cultivo biológico com diferentes cores de iluminação. um aparelho de captação de imagem monocromática capta imagens da placa de cultivo biológico durante a iluminação da placa de cultivo biológico com cada uma das cores de iluminação. um processador combina as imagens para formar uma imagem multicor composta, e/ou componentes individuais da imagem composta, e analisa a imagem composta para produzir um resultado analítico tal como uma contagem de colônias ou um resultado de presença/ausência. o esquadrinhador para placa de cultivo biológico pode incluir componentes de iluminação tanto dianteira como traseira. o componente de iluminação traseira pode incluir um elemento difusor disposto sob a placa de cultivo biológico. o elemento difusor recebe luz de uma ou mais fontes de iluminação lateralmente dispostas, e distribui a luz para iluminar um lado traseiro da placa de cultivo biológico. as fontes de iluminação nos componentes de iluminação dianteira e traseira podem assumir a forma de conjuntos de fotodiodos (led) que podem ser independentemente controlados pelo processador.

Description

"DISPOSITIVO E MÉTODO PARA ESQUADRINHAR PLACAS DE CULTIVO BIOLÓGICO" Campo A invenção refere-se a esquadrinhadores para análise de meios de cultivo biológico para analisar bactérias ou outros agentes biológicos em amostras de alimento, amostras laboratoriais, e semelhantes.

Fundamentos A segurança biológica é uma preocupação primordial na sociedade moderna. Testes para contaminação biológica em alimentos ou outros materiais tomou-se um requisito importante e por vezes obrigatório para promotores e distribuidores de produtos alimentares. Testes biológicos também são usados para identificar bactérias ou outros agentes em amostras laboratoriais tais como amostras de sangue colhidas de pacientes médicos, amostras de laboratório desenvolvidas para fins experimentais, e outros tipos de amostras biológicas. Diversas técnicas e dispositivos podem ser utilizados para aperfeiçoar testes biológicos e racionalizar e padronizar o método de testes biológicos.

Particularmente, uma ampla variedade de meios de cultivo biológico foi desenvolvida. A título de exemplo, meios de cultivo biológico na forma de placas de cultivo foram desenvolvidos pela 3M Company (doravante "3M") de St. Paul, Minnesota. As placas de cultivo biológico sã vendida pela 3M sob o nome comercial de placas PETRIFILM. As placas de cultivo biológico podem ser utilizadas para facilitar o rápido crescimento e detecção e enumeração de bactérias ou de outros agentes biológicos comumente associados com a contaminação de alimentos, inclusive, por exemplo, bactérias aeróbicas, Escherichia coli, coliformes, enterobacteriáceas, leveduras, fa&gos.Staphylococcus aureus, Listeria, Campylobacter, e semelhantes. O uso de placas PETRIFILM, ou de outros meios de cultivo, pode simplificar o teste bacteriano de amostras de alimentos.

Os meios de cultivo biológico podem ser usados para identificar a presença de bactérias para que medidas corretivas possam ser tomadas (no caso de teste de alimentos) ou correta diagnose possa ser feita (no caso de uso médico). Em outras aplicações, meios de cultivo biológico podem ser usados para rapidamente crescimento de bactérias ou de outros agentes biológicos em amostras de laboratório, e.g., para fins experimentais.

Esquadrinhadores de placa para cultivo biológico se reportam a dispositivos usados para ler ou contar colônias bacterianas, ou a proporção de um agente biológico específico sobre uma placa de cultivo biológico. Por exemplo, uma amostra de alimento ou amostra laboratorial pode ser colocada em uma placa de cultivo biológico, e a seguir a placa pode ser inserida em uma câmara de incubação. Após a incubação, a placa de cultivo biológico pode ser colocada no esquadrinhador de placa de cultivo biológico para detecção automatizada e enumeração de crescimento bacteriano. Em outras palavras,os esquadrinhadores para placas de cultivo biológico automatizam a detecção e enumeração de bactérias ou outros agentes biológicos sobre uma placa de cultivo biológico, e desse modo aperfeiçoa o método de teste biológico reduzindo o erro humano.

Sumário Em geral, a invenção é dirigida a um esquadrinhador para placas de cultivo biológico que iluminam a placa de cultivo biológico com diferentes cores de iluminação. Um dispositivo de captação de imagem monocromática capta imagens da placa de cultivo biológico durante a iluminação da placa com cada uma das cores de iluminação. Um processador combina as imagens para formar uma imagem multicolor composta, e analisa a imagem composta para produzir um resultado analítico tal como uma contagem de colônias. O esquadrinhador da placa de cultivo biológico pode incluir componentes de iluminação tanto dianteira como traseira. O componente de iluminação dianteira proporciona iluminação para um lado dianteiro da placa de cultivo biológico, que é esquadrinhado pelo esquadrinhador.O componente de iluminação traseira proporciona iluminação para um lado traseiro da placa de cultivo biológico. O componente de retroiluminação pode incluir um elemento difusor óptico disposto por trás da placa de cultivo biológico, e,g. sob a placa de cultivo biológico quando o plano principal da placa de cultivo é orientado horizontalmente. O elemento difusor recebe luz de uma ou mais fontes de iluminação lateralmente dispostas, e distribui a luz para iluminar um lado traseiro da placa de cultivo biológico. As fontes de iluminação nos componentes de iluminação dianteiro e traseiro pode assumir a forma de fotodiodos (LED) que podem ser controlados pelo processador.

Em uma modalidade, a invenção apresenta um dispositivo para esquadrinhar placa de cultivo biológico. O dispositivo compreende um sistema de iluminação multicolor que seletivamente ilumina uma placa de cultivo biológico com diferentes cores de iluminação, uma câmera monocromática orientada para captar uma imagem da placa de cultivo biológico, e um processador que controla a câmera para captar imagens da placa de cultivo biológico durante a iluminação com cada uma das diferentes cores de iluminação.

Em outra modalidade, a invenção apresenta um método para esquadrinhar placas de cultivo biológico. O método compreende seletivamente iluminar uma placa de cultivo biológico com diferentes cores de iluminação, e captar imagens da placa de cultivo biológico, usando uma câmera monocromática, durante a iluminação com cada uma diferentes cores de iluminação.

Em uma modalidade adicional, a invenção apresenta um sistema para esquadrinhar placas de cultivo biológico. O sistema compreende meios para seletivamente iluminar uma placa de cultivo biológico com diferentes cores de iluminação, e dispositivos para captar imagens da placa de cultivo biológico, utilizando uma câmera monocromática, durante a iluminação com cada uma das diferentes corres de iluminação.

Em outra modalidade, a invenção apresenta um dispositivo para esquadrinhar placas de cultivo biológico. O dispositivo compreende um sistema de iluminação multicolor que seletivamente ilumina uma placa de cultivo biológico coma ou mais cores de iluminação diferentes, uma câmera orientada para captar uma imagem da placa de cultivo biológico, e um processador. O processador controla a câmera para captar uma ou mais imagens da placa de cultivo biológico durante a iluminação com cada uma das cores de iluminação diferente e controla o sistema de iluminação para produzir intensidades de iluminação e durações de iluminação desejadas.

Em uma modalidade, a invenção apresenta um dispositivo compreendendo um elemento difusor óptico, e uma fonte de iluminação orientada para dirigir a luz para o elemento difusor óptico, em que o elemento difusor óptico dirige a luz no sentido de um lado da placa de cultivo biológico.

Em outra modalidade, a invenção apresenta um método compreendendo dirigir a luz para o interior de um elemento difusor óptico para iluminar um lado de uma placa de cultivo biológico.

Em uma modalidade adicional, a invenção apresenta um dispositivo compreendendo um elemento difusor óptico, uma primeira fonte de iluminação orientada para dirigir a luz para o interior do elemento difusor óptico, em que o elemento difusor óptico dirige a luz no sentido de um primeiro lado de uma placa de cultivo biológico, uma segunda fonte de iluminação para dirigir a luz no sentido de um segundo lado da placa de cultivo biológico, e dispositivos para esquadrinhar o segundo lado da placa de cultivo biológico durante a iluminação do primeiro e segundo lados pelo elemento difusor óptico e a segunda fonte de iluminação. A invenção pode oferecer um número de vantagens. Por exemplo, o uso de uma câmera monocromática resulta em benefícios de definição e economia de custo. Particularmente, uma câmera monocromática oferece maior resolução espacial em relação às câmera multicolor e uma resultante redução em custo por resolução unitária. De preferência a obter uma única imagem multicolor, a câmara monocromática capta múltiplas imagens de alta definição, e.g., vermelha,verde e azul e então as combina para produzir uma imagem multicolor de alta definição. O uso de diferentes cores de iluminação pode ser realizado por conjuntos independentes de fotodiodos a cores, e.g., fotodiodos vermelho, verde e azul. Os fotodiodos oferecem uma vida útil prolongada em relação às lâmpadas e têm espectros de saída intrinsecamente consistentes e saída de luz estável. Um processador pode controlar os fotodiodos para realizar iluminação sequencial das placas de cultivo biológico com diferentes cores.

Além disso, os fotodiodos a cores podem ser controlados independentemente para oferecer intensidades de saída e durações de exposição diferentes. Esta característica é vantajosa porque os fotodiodos pode exibir diferentes características de luminosidade, e hardware refletor ou outros componentes óticos associados com os fotodiodos podem apresentar ausências de uniformidades.

Também, a câmera e lentes objetivas associadas, ou diferentes tipos de filmes de cultura, podem exibir diferentes respostas às cores de iluminação. Por exemplo, a câmera pode ser mais ou menos sensível ao vermelho, verde e azul, apresentando irregularidades adicionais. Todavia, os fotodiodos podem ser independentemente controlados para compensar tais irregularidades.

Um componente de retroiluminação conforme descrito aqui oferece uma estrutura conveniente para efetivamente iluminar o lado traseiro da placa de cultivo biológico com boa uniformidade enquanto preservando espaço no interior do esquadrinhados. Por exemplo, o componente de retroiluminação pode oferecer um elemento difusor que sirva para suportar uma placa de cultivo biológico e distribuir a luz injetada no elemento difusor a partir de fontes de iluminação lateralmente dispostas. Além disso, o componente de retroiluminação pode incorporar um conjunto de fontes de iluminação fixas que não exigem movimento durante o uso, desse modo aliviando a fadiga para fiação elétrica e reduzindo as exposições aos contaminantes ambientais, Detalhes adicionais destas e de outras modalidades são expostos nos desenhos apensos e nas descrições abaixo. Demais aspectos característicos, objetivos e vantagens se evidenciarão da descrição e dos desenhos, e das reivindicações.

Descrição Sucinta dos Desenhos A fig. 1 é uma vista em perspectiva de um esquadrinhador de placa de cultivo biológico típico; A fig. 2 é outra vista em perspectiva de um esquadrinhador de placa de cultivo biológico típico;

As figs. 3 e 4 são vistas frontais de uma placa de cultivo biológico típica portando um padrão indicador para seleção de perfil de processamento de imagem; A fig. 5 é um diagrama em blocos ilustrando a operação interna de um esquadrinhador de placa de cultivo biológico; A fig. 6 é um diagrama em blocos ilustrando o esquadrinhador de placa de cultivo biológico da fig.5 em maior detalhe; A fig. 7 é uma vista lateral ilustrando um componente de iluminação frontal para um esquadrinhador de placa de cultivo biológico; A fig. 8 é uma vista dianteira ilustrando um componente de iluminação frontal para um esquadrinhador de placa de cultivo biológico; A fig. 9 é uma vista lateral ilustrando um componente de retroiluminação para um esquadrinhador de placa de cultivo biológico em uma posição de carregar; A fig. 10 é uma vista lateral ilustrando o componente de retroiluminação da fig. 9 em uma posição de esquadrinhar; A fig. llé uma vista inferior ilustrando o componente de retroiluminação das figs.9 e 10; A fig. 12 é uma vista lateral ilustrando a combinação de componentes de iluminação dianteira e traseira; A fig. 13 é um esquema de circuito ilustrando um circuito de controle para um sistema de iluminação; A fig. 14 é um diagrama em blocos funcional ilustrando a captação de imagens multícolores para preparação de uma imagem composta para produzir uma contagem de placa; A fig. 15 é um fluxograma ilustrando uma técnica para a captação de imagens multicolor para preparação de uma imagem composta para produzir uma contagem de placa; A fig. 16 é um fluxograma ilustrando a técnica da fig. 15 em maior detalhe.

Descrição Detalhada A invenção é dirigida a um esquadrinhador para placas de cultivo biológico. Uma placa de cultivo biológico pode ser apresentada ao esquadrinhador para placa de cultivo biológico, que então gera uma imagem da placa e realiza uma análise da imagem para detectar crescimento biológico. Por exemplo, o esquadrinhador pode contar ou de outro modo quantificar uma quantidade de agentes biológicos que se apresentam na imagem, tal como o número de colônias bacterianas. Desta maneira, o esquadrinhador de placa de cultivo biológico automatiza a análise de placas de cultivo biológico.

Um esquadrinhador de placa de cultivo biológico, de acordo com a invenção, pode incluir um sistema de iluminação multicolor que ilumina a placa de cultivo biológico com diferentes cores de iluminação. Um dispositivo captador de imagem monocromática capta imagens da placa de cultivo biológico durante a iluminação da placa com cada uma das cores de iluminação. Um processador combina as imagens para formar uma imagem multicolor composta, e analisa a imagem composta e/ou componentes individuais da imagem composta para produzir um resultado analítico tal como uma contagem de colônias ou resultado de presença/ausência.

Além disso, o esquadrinhador de placa de cultivo biológico pode incluir componentes de iluminação tanto dianteira como traseira. O componente de iluminação traseira pode incluir um elemento difusor disposto sob a placa de cultivo biológico. O elemento difusor óptico recebe luz proveniente de uma ou mais fontes de iluminação lateralmente dispostas, e distribui a luz para iluminar o lado traseiro da placa de cultivo biológico. As fontes de iluminação nos componentes de iluminação dianteira e traseira podem assumir a forma de fotodiodos (LEDs) que podem ser controlados pelo processador. Diversas modalidades de um esquadrinhador para placa de cultivo biológico serão descritas. A invenção pode ser útil com uma variedade de placas de cultivo biológico. Por exemplo, a invenção pode ser útil com diferentes dispositivos tipo placa para cultivar agentes biológicos para habilitar a detecção e/ou a enumeração dos agentes, tais como dispositivos de placa de cultura em película fina. Dispositivos de placa de cultura Petri, e semelhantes. Por conseguinte, o termo" placa de cultivo biológico" será usado amplamente aqui para se reportar a um meio próprio para crescimento de agentes biológicos para permitir a detecção e enumeração dos agentes por um esquadrinhador, Em algumas modalidades, a placa de cultivo biológico pode ser alojada em um cassete que suporta múltiplas placas, e.g., como descrito na patente US n2 5 573 950 (Graessle e outros). A fig. 1 é uma vista em perspectiva de um esquadrinhador para placa de cultivo biológico típico 10. Como mostrado na íig. 1, o esquadrinhador para placa de cultivo biológico 10 inclui uma unidade de esquadrinhador 12 tendo uma gaveta 14 que recebe a placa de cultivo biológico (não mostrado na fig, 1). A gaveta 14 move a placa de cultivo biológico para o interior do esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 para esquadrinhamento e análise. O esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 também pode incluir uma tela de vídeo 16 para exibir o progresso o resultados de análise da placa de cultivo biológico para um usuário. A tela de vídeo 16 pode apresentar a um usuário uma imagem da placa de cultivo esquadrinhada pelo esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10. A imagem exibida pode ser opticamente ampliada ou digitalmente escalonada para cima.

Uma plataforma de montagem 18 define uma fenda de ejeção 20 através da qual a placa de cultivo pode ser ajustada após análise pelo esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10. Por conseguinte, o esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 pode ter uma construção em duas partes na qual a unidade de esquadrinhador 12 é montada sobre a plataforma de montagem 18. A construção em duas partes é representada na fig. 1 para fins de exemplo, e não é proposta para ser exigida por ou limitar as invenções aqui descritas. A unidade de esquadrinhador 12 aloja um dispositivo de formação de imagem para esquadrinhar a placa de cultivo biológico e gerar uma imagem. O dispositivo de formação de imagem pode assumir a forma de um esquadrinhador de linha monocromática ou um esquadrinhador de área, em combinação com um sistema de iluminação multicolor para prestar iluminação dianteira e traseira para a placa de cultivo biológico. Além disso, a unidade de esquadrinhador 12 pode alojar hardware de processamento que efetua a análise da imagem esquadrinhada, e.g., de maneira a determinar o número ou proporção de agentes biológicos na placa de cultivo. Por exemplo, com a apresentação da placa de cultivo biológico através da gaveta 14, a placa pode ser posicionada adjacente a uma placa óptica para esquadrinhamento.

Quando a gaveta 14 é subsequentemente aberta, a placa de cultivo pode ser precipitada na plataforma de montagem 18 para ejeção através da fenda de ejeção 20, Para aquela finalidade, a plataforma de montagem 18 pode alojar um transportador que ejeta a placa de cultivo do esquadrinhador para placa de cultivo biológico 10 via a fenda de ejeção 20. Após uma placa de cultivo biológico ser inserida na gaveta 14, movida para o interior da unidade de esquadrinhador 12, e esquadrinhada, A placa de cultivo biológico é descarregada sobre a plataforma de montagem 18, onde um transportador horizontal, tal como uma correia transportadora, ejeta a placa através da fenda 20. A figura 2 é outra vista em perspectiva do esquadrinhador para placa de cultivo biológico 10. Como mostrado na fig. 2, a gaveta 14 se estende para o exterior do esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 para receber uma placa de cultivo biológico 22. Como ilustrado, uma placa de cultivo biológico 22 pode ser colocada sobre uma plataforma 24 prevista no interior da gaveta 14. Em algumas modalidades, a plataforma 24 incluir atuadores posicionadores tais como alavancas de carne para levantar a plataforma para posicionamento exato da placa de cultivo 22 no interior do esquadrinhador para placa de cultivo biológico 10. Com a colocação da placa de cultivo biológico 22 sobre a plataforma 24, a gaveta 14 se retrai para o interior da unidade de esquadrinhador 12 para colocar a placa de cultivo biológico em uma posição para esquadrinhar,isto é, uma posição na qual a placa de cultivo biológico é opticamente esquadrinhada.

As figs. 3 e 4 são vistas frontais de uma placa de cultivo biológico típica 22. A título de exemplo, uma placa de cultivo apropriada 22 pode compreender placas de cultivo biológico vendidas pela 3M sob a marca registrada placas PETRIFILM. Altemativamente,a placa de cultivo biológico 22 pode compreender outros meios de cultivo biológico para cultivo de bactérias específicas ou outros agentes biológicos. Em algumas modalidades, a placa de cultivo biológico 22 pode ser portadora de um indicador de tipo de placa 28 para facilitar a identificação automatizada do tipo de meio biológico associado com a placa de cultivo. O indicador do tipo de placa 28 apresenta um padrão codificado que é legível por máquina. No exemplos das figs.3 e 4, o indicador de tipo de placa 28 assume a forma de um padrão opticamente legível. Em particular, as figs. 3 e 4 representam um padrão de quatro quadrados de quadrantes de luz e sombra formado em uma margem angula da placa de cultivo biológico 22; Em outras palavras, o indicador de tipo de placa 28 define uma grade bidimensional de células moduladas entre preto e branco para formar um padrão codificado.

Uma ampla variedade de padrões ópticos tais como caracteres, códigos de barras, códigos de barras bidimensionais, grades ópticas, hologramas e semelhantes são concebíveis. Além disso, em determinadas modalidades, o indicador de tipo de placa 28 pode assumir a forma padrões que são legíveis por técnicas magnéticas ou de radiofrequência. Altemativamente, o indicador de tipo de placa 28 pode assumir a forma de aberturas, fendas, contornos superficiais, ou semelhantes que são legíveis por técnicas ópticas ou mecânicas. Em cada caso,o indicador de tipo de placa 28 porta informações suficientes para habilitar a identificação automatizada do tipo de placa de cultivo biológico 22 pelo esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10.

As placas de cultivo biológico podem facilitar o rápido crescimento de detecção e enumeração de bactérias ou de outros agentes biológicos inclusive, por exemplo, de bactérias aeróbicas., Escherichia coli, coliformes, enterobacteriáceas, leveduras, fmgos.Staphylococcus aureus, Listeria, Campylobacter, e semelhantes. O uso de placas PETRIFILM, ou de outros meios de cultivo, pode simplificar testes bacterianos de amostras de alimento. Além disso, o esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 pode ainda simplificar tais testes proporcionando detecção de tipo de placa automatizado, e seleção automatizada de perfis de processamento de imagem baseado sobre o tipo de placa detectado para analisar placa de cultivo biológico 22, e.g., contando colônias bacterianas sobre uma imagem da placa.

Como mostrado na fig. 3, a placa de cultivo biológico 22 define uma área de crescimento 26. Uma determinação de se uma amostra dada sendo testada na placa 22 é aceitável, em termos de contagens de colônias bacterianas, pode depender do número de colônias bacterianas por área unitária. Por conseguinte, o esquadrinhador 10 quantifica a quantidade de colônias bacterianas por área unitária sobre a placa 22, e pode comparar a quantidade, ou "contagem" com um valor limiar. A superfície da placa de cultivo biológico 22 pode conter um ou mais agentes intensificadores de crescimento projetados para facilitar o rápido crescimento de um ou mais tipos de bactérias ou de outros agentes biológicos.

Após colocar uma amostra do material sendo testado, tipicamente em forma líquida, sobre a superfície da placa de cultivo biológico 22 dentro da área de crescimento 26,a placa 22 pode ser inserida no interior de uma câmara de incubação (não mostrada). Na câmara de incubação, colônias bacterianas ou outros agentes biológicos sendo cultivados pela placa de cultivo 22 manifestam-se como mostrado na placa de cultivo biológico 22 da fig. 4. As colônias, representadas por vários pontos 30 sobre a placa de cultivo biológico 22 na fig. 4, podem se apresentar em diferentes cores sobre a placa 22, facilitando a detecção automatizada e enumeração de colônias bacterianas pelo esquadrinhador 10. A figura 5 é um diagrama em blocos ilustrando a operação interna de um esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10. Como ilustrado na fig. 5, uma placa de placa de cultivo biológico 22 é posicionada dentro do esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 sobre uma plataforma (não mostrada na fig. 5). A plataforma coloca a placa de cultivo biológico 22 em um plano desejado de um dispositivo formador de imagem 32. De acordo com a invenção, o dispositi9vo de formação de imagem 32 pode incluir sistemas de iluminação multicolor para iluminação dianteira e traseira da placa de cultivo 22, assim como um esquadrinhador de linha ou área monocromática que capta uma imagem da superfície da placa de cultivo 22. Em algumas modalidades, por exemplo, o dispositivo de formação de imagem 32 pode assumir a forma de uma câmera monocromática bidimensional.

Em geral, o dispositivo de formação de imagem 32 capta imagens da placa de cultivo biológico 22, ou pelo menos de uma região de cultivo dentro da placa de cultivo biológico, durante a iluminação da placa de cultivo biológico com uma ou mais colores de iluminação diferentes. Em algumas modalidades, as durações de iluminação e intensidades de iluminação podem ser controladas de acordo com requisitos de diferentes placa de cultivo biológico. Além disso, a seletiva iluminação de um primeiro lado e de um segundo lado da placa de cultivo biológico pode ser controlado de acordo com os requisitos de diferentes placas de cultivo biológico.

Um processador 34 controla a operação do dispositivo de formação de imagem 32 para iluminar a placa de cultivo biológico 22 com diferentes cores de iluminação, e captar imagens da placa de cultivo biológico 22. O processador 34 recebe dados de imagem representando as imagens esquadrinhadas do dispositivo de formação de imagem 32 durante a iluminação com cada uma das diferentes cores de iluminação, e combina as imagens para formar uma imagem composta multicolor. O processador 34 analisa a imagem composta da placa de cultivo biológico 22 e analisa a imagem para produzir um resultado analítico, tal como uma contagem de colônias ou um resultado de presença/ausência.

Em algumas modalidades, o processador 34 pode extrair ou segregar uma parte da imagem para isolar o indicador de tipo de placa 28. Usando técnicas de visualização por máquina, por exemplo, o processador 34 pode analisar o indicador de tio de placa 28 para identificar um tipo de placa associado com a placa de cultivo biológico 22. O processador 24 então recupera um perfil de processamento de imagem da memória de perfil de processamento de imagem 36. O perfil de processamento de imagem corresponde ao tipo de placa detectado, e pode especificar condições de captação de imagem e condições de análise de imagem. O processador 34 pode assumir a forma de um microprocessador, processador de sinais digitais,circuito integrado de aplicação específica (ASIC), conjunto integrado de portões lógicos programável no campo (FPGA) ou outros circuitos lógicos integrados ou discretos programados ou de outro modo configurados para oferecer funcionalidade como descrito aqui.

Usando o perfil de processamento de imagem, o processador 34 carrega parâmetros de processamento de imagem apropriados e passa a processar a imagem esquadrinhada da placa de cultivo biológico 22. Desta maneira, o processador 34 forma um dispositivo de processamento de imagem no sentido de que ele processa os dados de imagem obtidos da placa de cultivo biológico 22.0s parâmetros de processamento de imagem podem variar com o perfil de processamento de imagem e tipo de placa detectado e pode especificar condições de análise do formador de imagem especiais, inclusive parâmetros tais como critérios de cor, dimensão, forma e proximidade para análise da imagem esquadrinhada. Os critérios podem diferir de acordo com o tipo de placa 22 a ser analisado, e podem afetar significativamente a contagem de colônias ou outros resultados analíticos produzidos pelo esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10. O perfil de processamento de imagem também pode especificar condições de captação de imagem tais como cores de iluminação, intensidades e durações próprias para um tipo específico de placa de cultivo biológico.

Com a seleção dos parâmetros de processamento de imagem apropriados, o processador 34 processa a imagem esquadrinhada e produz um resultado analítico, tal como uma contagem de colônias ou um resultado de presença/ausência, que é apresentado a um usuário através do vídeo 16. O processador 34 também pode armazenar o resultado analítico na memória, tal como memória de dados de contagem 38, para recuperação posterior pelo esquadrinhador 10. Os dados armazenados na memória de dados de contagem 38 podem ser recuperados, por exemplo, por um computador principal que se comunica com o esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 através de uma porta de comunicação 40, e.g. uma porta USB (Universal Serial Bus). O computador principal pode compilar resultados analíticos para uma série de placas de cultivo biológico 22 apresentadas ao esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 para análise A seleção automatizada de perfis de processamento de imagem dentro do esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 pode prestar uma técnica conveniente e exata para selecionar o perfil de processamento de imagem apropriada. A seleção automatizada de perfis de processamento de imagem pode promover a precisão de contagens de colônias bacterianas e outros procedimentos analíticos. Particularmente, a seleção automática de perfil de processamento de imagem pode evitar a necessidade por um técnico visualmente identificar e manualmente introduzir o tipo de placa. Desta maneira, erros de identificação de placa por vezes associados com a intervenção humana podem ser evitados. Conseqüentemente, a combinação de um esquadrinhador 10 e de uma placa de cultivo biológico 22 que porta o indicador de tipo de placa 28 pode promover eficiência e fluxo de trabalho dos técnicos de laboratório enquanto aumentando a exatidão analítica e, em última análise, a segurança de alimentos e a saúde humana. A fig, 6 é um diagrama em blocos ilustrando o esquadrinhador 10 de placa de cultivo biológico da fig. 3 em maior detalhe, O dispositivo de formação de imagem 32 (fig. 5) do esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 inclui, como mostrado na fig. 6, uma câmera 42, componente de iluminação dianteira 44 e componente de iluminação traseira 46. De acordo com a invenção, os sistemas de iluminação dianteiro e traseiro 44,46 podem produzir diferentes intensidades de iluminação, cores e durações em uma base seletiva. Particularmente, o processador 34 controla os sistemas de iluminação dianteira e traseira 44, 46 para expor a placa de cultivo biológico 22 a diferentes cores de iluminação, intensidades e durações. Além disso, o processador 34 controla a câmera 42 para captar imagens da placa de cultivo biológico 22 durante a iluminação com as diferentes cores.

Por exemplo, o processador 34 pode prestar controle coordenado de sistemas de iluminação 44, 46 e câmera 42 para captar múltiplas imagens da placa de cultivo biológico 22. O processador 34 então combina as múltiplas imagens para formar uma imagem composta multicolor. Usando a imagem composta multicolor, e/ou componentes individuais da imagem composta, o processador 34 analisa a placa de cultivo biológico 22 para produzir um resultado analítico tal como uma detecção ou contagem de colônias. Em uma modalidade, os sistemas de iluminação dianteira e traseira 44, 46 podem expor a placa de cultivo biológico 22 a cores de iluminação vermelha, verde e/ou azul numa base seletiva sob o controle do processador 34. No presente exemplo, a câmera 42 capta imagens em vermelho, em verde e em azul da placa de cultivo biológico 22. O processador 34 então combina as imagens em vermelho, verde e azul para formar a imagem composta multicolor para análise.

Como uma ilustração, o processador 34 pode primeiro ativar as fontes de iluminação em vermelho dentro dos componentes de iluminação dianteira e traseira 44, 46 para expor a placa de cultivo biológico 22 à iluminação vermelha. Particularmente, o processador 34 pode controlar a intensidade e duração da exposição das fontes de iluminação em vermelho. Em sincronização com a exposição de iluminação em vermelho, a câmera 42 capta a imagem vermelha da placa de cultivo biológico 2 e armazena a imagem captada em uma memória de imagem 47 no interior do esquadrinhador 10. O processador 34 então ativa as fontes de iluminação em verde dentro dos componentes de iluminação dianteira e traseira 44, 46 para expor a placa de cultivo biológico 22 à iluminação verde, sucedida ela captação de uma imagem verde pela câmera 42. De modo similar, o processador ativa as fontes de iluminação em azul dentro dos componentes de iluminação dianteira e traseira 44,46 para expor a placa de cultivo biológico 22 à iluminação azul, sucedida pela captação de uma imagem azul pela câmera 42. A câmera 42 capta imagens monocromáticas para cada uma das exposições de iluminação em vermelho, verde e azul, e pode armazenar as imagens em arquivos separados. Usando os arquivos, o processador 34 combina as imagens captadas para formar a imagem compacta para análise, A ordem em que a placa de cultivo biológico 22 é exposta às múltiplas cores de iluminação pode variar. Por conseguinte, a exposição às fontes de iluminação em vermelho, em verde e azul em seqüência não deve ser considerada limitativa da invenção.

As imagens individuais captadas pela câmara 42 podem ser representadas em termos de intensidade óptica ou de densidade óptica. Em outros termos, a câmera 42 capta dados da escala de tons que podem ser usados para quantificar a saída refletida da placa de cultivo biológico 22 para cada canal de exposição, e.g(J vermelho, verde e azul. O uso de uma câmera monocromática 42 para captar as imagens individuais pode resultar em benefícios de definição de imagem e economia de custos. Particularmente, uma câmera monocromática 42 menos dispendiosa pode oferecer resolução espacial aumentada em relação às câmeras multicolores que captam espectros vermelho, verde e azul simultaneamente. Por conseguinte a câmera 42 pode obter formação de imagem de alta definição necessária para efetiva análise da placa de cultivo biológico 22 com custo reduzido. De preferência a obter uma única imagem multicolor a câmera monocromática 42 capta múltiplas imagens de alta definição, e.g., em vermelho, verde e azul, e a seguir o processador as combina para produzir uma imagem multicolor de alta definição.

As diferentes fontes de iluminação dentro dos sistemas de iluminação dianteiro e traseiro 44, 46 podem assumir a forma de fotodiodos, Particularmente, as diferentes cores de iluminação podem ser obtidas por diferentes conjuntos de fotodiodos a cores, e.g., fotodiodos vermelho, verde e azul. Como uma vantagem, os fotodiodos oferecerem uma vida útil prolongada em relação às outras fontes de iluminação tais como lâmpadas. Os fotodiodos também podem oferecer espectros de saída intrinsecamente consistentes e saída de luz estável.

Também, o processador 34 pode facilmente controlar as intensidades de saída e durações de exposição dos fotodiodos para efetuar a iluminação sequencial das placas de cultivo biológico 22 com níveis de iluminação apropriados. O processador34 pode ser programado para controlar os diferentes conjuntos de fotodiodos independentemente para proporcionar diferentes intensidades de saída e durações de exposição para cor de iluminação aplicada à placa de cultivo biológico 22.

Esta faculdade de controle independente dos fotodiodos via o processador 34 pode ser vantajosa porque os fotodiodos podem exibir diferentes características de luminosidade, e o hardware refletor ou outros componentes ópticos associados com os fotodiodos podem apresentar falta de uniformidade. Além disso, a câmera 42 e uma ou mais lentes objetivas de câmera associadas podem exibir diferentes respostas às cores de iluminação. Por exemplo, a câmera 42 pode ter maior ou menor sensibilidade ao vermelho, verde e azul, apresentando não uniformidades adicionais em resposta de cor para um canal de iluminação dado. O processador 34 pode controlar independentemente os fotodiodos, todavia, de maneira a compensar as não uniformidades. Por exemplo, o esquadrinhador 10 pode ser calibrado na fábrica ou no campo para caracterizar a resposta a resposta de câmera 42 à diferentes fontes de iluminação, e então compensar a resposta armazenando valores de ativação apropriados a serem aplicados pelo processador 34.Assim, o processador 34 pode aplicar diferentes valores de ativação aos fotodiodos para diferentes cores de iluminação e níveis de intensidade para produzir um grau desejado de uniformidade nas imagens captadas pela câmera 42.

Em algumas modalidades, o esquadrinhador 10 pode processar imagens de diferentes placas de cultivo biológico 22 de acordo com diferentes perfis de processamento de imagem. Os perfis de processamento de imagem podem ser selecionados pelo processador 34 baseado sobre a entrada ou identificação pelo usuário do tipo de placa de cultivo biológico 22 apresentado ao esquadrinhador 10.0 perfil de processamento de imagem pode especificar condições de captação de imagem especiais, tais como intensidades de iluminação, durações de exposição, e cores, para captar imagens de tipos de placa específicos. Assim, o esquadrinhador pode aplicar diferentes condições de captação de imagem, inclusive diferentes condições de iluminação, no processamento de imagens de diferentes placa de cultivo biológico 22. A título de ilustração, alguns tipos de placas de cultivo biológico 22 podem exigir iluminação com uma cor, intensidade e duração específicas. Além disso, algumas placas de cultivo biológico 22 podem requerer somente iluminação dianteira ou traseira, porém não ambas. Por exemplo, uma placa de contagem de aeróbicos podem requerer somente iluminação dianteira assim como iluminação por somente uma única cor tal como o vermelho. De modo alternativo, uma placa de Escherichia coli/Coliformes pode requerer somente retroiluminação e uma combinação de iluminação vermelha e azul. De modo similar, níveis de intensidade e de durações específicos podem ser apropriados. Por estas razões, o processador 54 pode controlar a iluminação em resposta a condições de captação de imagem especificadas por um perfil de processamento de imagem. A fig. 7 é uma vista lateral ilustrando um componente de iluminação dianteira 44 para o esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10. Como mostrado na fig. 7, o componente de iluminação dianteira 44 pode ser integrado com a câmera 42.Por exemplo, a câmera 42 pode incluir um corpo de câmera com um chip de câmera CMOS ou CCD 48 montado em um plano traseiro de câmera 50, tal como um painel de circuito impresso que pode ser portador de circuitos para ativar o chip de câmera 48 e receber dados de imagem para o processador 34. Uma lente objetiva de câmera 52 pode ser orientada para captar imagens de uma placa de cultivo biológico 22 através de uma abertura 53 em um alojamento definido pelo componente de iluminação dianteira 44. No exemplo da fig. 7, o componente de iluminação dianteira 44 inclui uma parede lateral 54, uma parede frontal 56, e uma placa óptica 58. A placa óptica 58 pode simplesmente ser uma chapa transparente de vidro ou plástico que permita a transmissão de luz iluminante e captação de imagem da placa de cultivo biológica 22 pela câmera 42. Em algumas modalidades, a placa óptica 58 pode ser eliminada de tal maneira que a área de cultivo 26 da placa 22 é iluminada sem qualquer estrutura interveniente entre a área de cultivo 26 e a luz emitida. A placa de cultivo biológico 22 pode ser elevada em contato com ou estreita proximidade da placa óptica 58 para permitir à câmera 42 a captar imagens.

Um número de componentes pode ser alojado dentro do componente de iluminação dianteiro 44. Por exemplo, o componente de iluminação dianteira 44 pode incluir uma ou mais fontes de iluminação 60A, 60Β, de preferência dispostas em conjuntos lineares em tomo de uma periferia da área cultivo 26 da placa de cultivo biológico 22. Particularmente,um conjunto linear de fontes de iluminação vermelha, verde e azul 60A, 60B pode se estender ao longo de cada uma das quatro bordas da placa de cultivo biológico 22, e.g., em um padrão quadrado. Em outras modalidades, as fontes de iluminação podem ser dispostas em padrões alternados, e.g., em padrões circulares. Mais uma vez, as fontes de iluminação 60A, 60B podem assumir a fotodiodos e podem ser distribuídas em grupos de um fotodiodo vermelho, um verde e outro azul..

As fontes de iluminação 60A, 60B podem ser montadas no interior das câmaras de iluminação 62A, 62B. Refletores 64A, 64B são montados em tomo das fontes de iluminação 60A, 60B e servem para refletir e concentrar a luz emitida pelas fontes de iluminação no sentido voltadas para dentro 66A, 66B das câmeras 62A,. 62B. O material refletivo pode ser revestido,depositado, ou adesivamente afixado a uma superfície interior dos refletores 64A, 64B. Um exemplo de um material refletivo próprio para as cobertas reflexivas 64A. 64B no 3M Radiant Mirror Reflector VM2000, comercialmente disponível da 3M Company, St. Paul, Minnesota, USA.

As paredes 66A, 66B podem ser portadoras de m material de difusão tal como uma película de difusão óptica 68A, 68B que serve para difundir a luz recebida das fontes de iluminação 6A, 60B. A luz difusa é transmitida para uma câmara interior do componente de difusão dianteira 44 para iluminar a região de crescimento 26 da placa de cultivo biológico 22.Um exemplo de um material difusor próprio para a película de difusão 68A, 68B é a película branca de difusão Mitsui WS-180A, comercialmente disponível da Mitsui & Co., Inc. de Nova York, NY. A película de difusão 68A, 66B pode ser revestida ou adesivamente afixada a uma superfície interior das paredes 66A, 66B. A fig.8 é uma vista frontal ilustrando o componente de iluminação dianteiro 44 em maior detalhe. Como mostrado na fig.8, o componente de iluminação dianteiro 44 pode incluir quatro câmaras de iluminação 62A, 62B, 62C, 62D distribuídas em tomo de uma periferia da placa de cultivo biológico 22. Cada câmara de iluminação 62 pode incluir dois conjuntos de fontes de iluminação 60. Por exemplo, a câmara 62A pode conter as fontes de iluminação 60A, 60C, a câmara 62B pode conter as fontes de iluminação 60B, 60D, a câmara 62C pode conter as fontes de iluminação 60E, 60F, e a câmara 62D pode conter as fontes de iluminação 6G, 60H. Além disso, as câmaras 62A, 62B, 62C, 62D podem incluir respectivas paredes 66A, 66B, 66C, 66D portadoras da película de difusão. Em outras modalidades, cada respectiva câmara 62 pode incluir qualquer número de fontes de iluminação 60, que podem ou não ser do mesmo número de fontes de iluminação em outras câmaras.

As fontes de iluminação 60 podem incluir um conjunto de elementos de iluminação agrupados, e.g., em grupos de três. Em particular, cada fonte de iluminação 60 pode incluir um fotodiodo vermelho, um fotodiodo verde,e um fotodiodo azul que podem ser separadamente ativados para iluminar a placa de cultivo biológico 22. Mediante a ativação dos fotodiodos individuais, uma câmara interna definida pelo componente de iluminação dianteiro 44 é preenchida com luz difusa para fornecer iluminação dianteira para a placa de cultivo biológico 22. A câmera 42 capta uma imagem da placa de cultivo biológico 22 durante sucessivos ciclos de exposição com cada uma das diferentes cores de iluminação. A fig. 9 é uma vista lateral ilustrando o componente de iluminação traseira 46 para um esquadrinhador de placa de cultivo biológico 10 em uma posição de carregar, isto é, uma posição em que a placa de cultivo biológico 22 é inicialmente carregada no interior do esquadrinhador. Em algumas modalidades, a placa de cultivo biológico 22 pode ser carregada no interior do esquadrinhador através da gaveta 14, como mostrado na fig. 2.

Particularmente, a gaveta 14 é portadora de um elemento difusor 74 que atua como uma plataforma para a placa de cultivo biológico 22. A gaveta 14 pode ser configurada para permitir a retração da placa de cultivo biológico 22 para o interior do esquadrinbador 10, e elevação da placa de cultivo biológico para a posição de esquadrinhamento.

Uma vez carregada, a placa de cultivo biológico 22 pode ser sustentada pelo elemento difusor óptico 74 ou, altemativamente, suportada por uma plataforma transparente em estreita proximidade do elemento difusor óptico. O elemento difusor óptico 74 serve para difundir a luz que é lateralmente injetada no elemento difusor e irradiar a luz para cima para proporcionar iluminação lateral traseira da placa de cultivo biológico 22. O componente de retroiluminação 46 efetivamente ilumina o lado traseiro da placa de crescimento biológico 22 com boa uniformidade enquanto preservando espaço no interior do esquadrinhador 10.

Além disso, o componente de retroiluminação 46 incorpora um conjunto de fontes de iluminação fixas 76A, 76Bque não requerem movimento durante o uso, desse modo aliviando a fadiga para a fiação elétrica e reduzindo a exposição a contaminantes ambientais. De preferência, a placa de cultivo biológico 22 e o elemento difusor 74 são elevados para posição em alinhamento com as fontes de iluminação fixa 76A, 76B. Em resumo, o componente de retroiluminação 46 oferece boa iluminação de modo uniforme através da superfície da placa de cultivo biológico 22, uma superfície de iluminação plana, uma distribuição fixa das fontes de iluminação 76A, 76B, e uma dimensão e volume eficientes para preservação de espaço.

As fontes de iluminação 76A,76B são posicionadas adjacentes a uma borda lateral do elemento difusor 74, quando o elemento difusor ocupa a posição de esquadrinhamento elevada. Cada fonte de iluminação 76A, 76b pode incluir uma coberta refletora 78A, 78B para refletir a concentrar a luz emitida pelas fontes de iluminação no sentido das respectivas bordas de elemento difusor 74. Desta maneira, as fontes de iluminação 76A, 76B injetam luz no elemento difusor óptico 74. O material refletivo pode ser revestido, depositado ou adesivamente afixado a uma superfície interior das cobertas reflexivas 78A, 78B. Um exemplo de um material refletivo apropriado para as cobertas reflexivas 78A, 78Bé ο 3M Radiant Mirror Reflector VM2000 comercialmente disponível da 3M Company, St. Paul, Minnesota, USA.

Um suporte de placa 80A, 80B pode ser previsto para suportar uma placa óptica 58 (fíg. 7) e oferecer uma interface para engate do componente de retroiluminação 46 com o componente de iluminação dianteira 44. Como ainda mostrado na fig. 9, um suporte de apoio 82A, 82B oferece uma montagem para o elemento difusor óptico 74. Além disso, as fontes de iluminação 76A,76B são montadas em planos posteriores 84A, 84B que podem ser portadores de uma parte dos componentes de circuito necessários para ativar as fontes de iluminação. Todavia, os planos posteriores 84A,84B e as fontes de iluminação 76A< 76Bpodem ser geralmente fixados de modo que o curso das fontes de iluminação e a associada fadiga para a fiação e outros componentes elétricos seja desnecessária,e a exposição a contaminantes ambientais seja reduzida, Um lado traseiro do elemento difusor 74 pode ser definido por uma película reflexiva 88 que promove reflexão interna da luz recebida das fontes de iluminação 76A, 76B, isto é, reflexão de luz para uma câmara interior definida pelo elemento difusor. Desta maneira, a luz não egressa da região posterior do elemento difusor 74, porém mais exatamente é refletida para dentro e para cima no sentido da placa de cultivo biológico 22. A película reflexiva 88 pode ser revestida, depositada ou adesivamente ligada com uma parede definida pelo elemento difusor 74,Altematívamente, a película reflexiva 88 pode ser autônoma e definir a parede traseira do elemento difusor 74. Um exemplo de um material próprio para a película reflexiva 88 é ο 3M Radiant Mirror Film 2000F1A6, comercialmente disponível da 3M Company, de St. Paul, Minn., USA.

Um lado dianteiro do elemento difusor 74, adjacente à placa de cultivo biológico 22, pode ser portador de um material difusor óptico tal como uma película guia e difusora de luz óptica 86. 0 elemento difusor 74 pode definir uma câmara interna entre a película reflexiva 88, película guia e difusora de luz pica 86, e respectivas camadas transmissivas de luz 89A,89Bformando paredes laterais adjacentes às fontes de iluminação 76A, 76B. Como será descrito, as paredes laterais opostas do elemento difusor óptico 74 nos lados não adjacentes às fontes de iluminação 76A, 76B podem ser formadas por camadas reflexivas para promover a reflexão interna da luz injetada no interior do elemento difusor. A câmara interna definida pelo elemento difusor óptico 74 pode simplesmente estar vazia e cheia de ar. A película guia e difusora de luz óptica 86 serve para a difusão da luz emitida pelo elemento difusor 74 para a placa de cultivo óptico 22. Um exemplo de uma película difusora óptica apropriada é 3M Optical Lighting Film, impressa com um padrão de pontos brancos difusor tendo 30% de cobertura de área, com orientação de prisma voltada para baixo no sentido do elemento difusor. Particularmente, os prismas da película guia e difusora de luz 86 confrontam o elemento difusor 74 e a orientação dos prismas é geralmente perpendicular às fontes de iluminação 76A, 76B. A 3M Optical Lighting Film é comercialmente disponível da 3M Company, de St. Paul, Minn., USA.

Além disso, o elemento difusor 74 pode incluir uma camada transmissiva de luz resistente a arranhões 87 sobre a película guia e difusora de luz óptica 86. A placa de cultivo biológico 22 pode ser colocada em contato com a camada resistente a arranhões 87. Camadas transmissivas de luz, resistentes a arranhaduras adicionais 89A, 89B podem ser dispostas adjacentes às bordas laterais do elemento difusor 74. Particularmente, as camadas 89A} 89B podem ser dispostas entre as fontes de iluminação 76A, 76B e o elemento difusor 74.

As amadas transmissivas de luz resistentes a arranhaduras 89A, 89B são aplicadas sobre as fendas de entrada de luz em lados opostos do elemento difusor 74 para permitir a transmissão de luz pelas fontes de iluminação 76A,76B para o interior do elemento difusor, e também oferecer uma superfície durável para o curso deslizante para cima e para baixo do elemento difusor. Um exemplo de um material transmissivo de luz resistente a arranhaduras apropriado para uso como qualquer uma das camadas 87, 89A, 89B reside na classe de materiais vítreos acrílicos, às vezes designados de acrylglass ou acrylplate. Altemativamente, as camadas 87, 89A, 89B podem ser formadas por vidro.

Uma placa de acrílico ou vidro 87 pode ser usada para oferecer uma plataforma estável passível de limpeza para a placa de cultivo biológico, e proteger o elemento difusor 74 contra danos. Um intervalo de aproximadamente 1 mm pode ser previsto entre a camada 87 e a película guia e difusora de luz óptica 86 para preservar o desempenho óptico da película difusora, que podería ser alterado pelo contato com outros materiais alem do ar. A fig. 10 é uma vista lateral ilustrando o componente de retroiluminação 4 da fig. 9 em uma posição de esquadrinhamento. Particularmente, na fig. 10, o elemento difusor 74 é elevado em relação à posição ilustrada na fig. 9. O elemento difusor 74 pode ser elevado por uma variedade de mecanismos de elevação, tal como o uso de cames, conjuntos de fuso roscado ou polia. Um elemento difusor 74 é elevado para a posição de esquadrinhar,a placa de cultivo biológico 22 é disposta na proximidade de ou em contato com a placa óptica 58 (fig. 7).

Com a elevação para a posição de esquadrinhar, as fontes de iluminação 76A,76B injetam luz no elemento difusor 74, que difunde a luz e a dirige paia cima para prestar retroiluminação para a placa de cultivo biológico 22. Conforme será descrito, as fontes de iluminação 76A,76B podem incorporar elementos de iluminação de diferentes cores que são seletivamente ativados para permitir que a câmera 42 separe as imagens monocromáticas para cada cor, e.g., vermelho, verde e azul. A fig. 11 é uma vista inferior ilustrando o componente de retro iluminação 46 das figs. 9 e 10. Como mostrado na fig. 11, múltiplas fontes de iluminação 76a-76H podem ser dispostas em arranjos lineares em lados opostos do elemento difusor 74. A fig. 11 apresenta uma vista em perspectiva dos componentes de retro iluminação a partir de um lado oposto à placa de cultivo biológico 22, e por conseguinte mostra a camada reflexiva 88. Cada fonte de iluminação 76 pode incluir três elementos de iluminação, e.g., um elemento vermelho (R), um elemento verde (G), e um elemento azul (B). Os elementos vermelho, verde e azul podem fotodiodos vermelho, verde e azul. O componente de retro iluminação 46 pode ser configurado de tal modo que todos os elementos vermelhos possam ser ativados simultaneamente para iluminar o lado traseiro da placa de cultivo biológico 22 com luz vermelha de modo a captar uma imagem vermelha com a câmera 42. Os elementos verde e azul respectivamente, podem ser igualmente ativados de forma simultânea.

Como adicionalmente mostrado na fig. 11, as camadas reflexivas 93A,93B formam paredes laterais opostas do elemento difusor 74 nos lados não adjacentes às fontes de iluminação 76.As camadas reflexivas 93A,93B podem ser formadas de materiais similares à camada reflexiva 88, e podem ser afixados aos interiores ou respectivas paredes laterais ou formar elas próprias paredes autônomas. Em geral, as camadas reflexivas 88,93A,93B servem para refletir a luz injetada pelas fontes de iluminação 76 para dentro da câmara interior definida pelo elemento difusor 74, prevenindo que a luz se escape pelo lado traseiro ou paredes laterais do elemento difusor. Em vez disso, a luz é refletida para dentro e no sentido do elemento difusor 86. Desta maneira, a luz é concentrada e a seguir difundida pelo material de difusão 86 para transmissão para iluminar um lado traseiro da placa de cultivo biológico 22. A fig. 12 é uma vista lateral ilustrando a combinação de componentes de iluminação dianteira e traseira 44, 46, assim como a câmera 42, para o esquadrinhador da placa de cultivo biológico 10. Como mostrado na fig. 12, a placa óptica 58 atua como uma interface entre o componente de iluminação dianteira 44 e o componente de iluminação traseira 46. Em operação, a placa de cultivo biológico 22 é elevada em proximidade ou contato com a placa óptica 58. Os componentes de iluminação dianteira e traseira 44, 46 então seletivamente expõem a placa de cultivo biológico 22 com diferentes cores de iluminação para permitir que a câmera 42 capte imagens da placa de cultivo biológico. Por exemplo, os componentes de iluminação dianteira e traseira 44, 46 podem seletivamente ativar fotodiodos vermelho, verde e azul em sequência para formar imagens vermelha, verde e azul da placa de cultivo biológico 22. A fig. 13 é um esquema de circuito ilustrando um circuito de controle 90 para um sistema de iluminação. O circuito de controle 90 pode ser usado para controlar fontes de iluminação em componentes de iluminação dianteira e traseira 44, 46. Nos exemplos das figs. 7-12,os componentes de iluminação dianteira e traseira 44,46 cada um inclui oito fontes de iluminação separadas 60, 76. Cada fonte de iluminação 60, 76 inclui um elemento de iluminação vermelho, verde e azul, e.g. fotodiodos vermelho, verde e azul. Por conseguinte, a fig. 123 ilustra um circuito de controle típico 90 equipado para simultaneamente ativar oito fotodiodos diferentes numa base seletiva. Desta maneira, o circuito de controle 90 pode seletivamente ativar todos os fotodiodos vermelhos para iluminar a placa de cultivo biológico 22 com luz vermelha. De modo similar, o circuito de controle 90 pode seletivamente ativar todos fotodiodos verde ou azul para iluminação verde e azul, respectivamente. A fig. 13 representa o circuito de controle 90 como controlando oito fotodiodos simultaneamente, e assim controlando quer o componente de iluminação dianteira 44 quer o componente de iluminação traseira 46. Todavia, o conjunto de circuito de saída controlado pelo processador 34 pode essencialmente ser duplicado para permitir o controle de dezesseis fotodiodos de forma simultânea, e por conseguinte ambos o componente de iluminação dianteira 44 e o componente de iluminação traseira 46.

Como mostrado na fig. 13, o processador 34 gera valores de saída digitais para ativar um conjunto de fotodiodos. Conversores digital/analógicos (DAC) 91A-91H convertem os valores de saída digitais em sinais de ativação analógicos. Amplificadores separadores 92A-92H amplificam os sinais analógicos produzidos pelos DAC 91A-91H e aplicam os sinais ativadores analógicos amplificados aos respectivos conjuntos de fotodiodos 94A-94H, 96A-96H, 98A-98H. Os DAC 91A-91H e os amplificadores 92A-92H servem como controladores programáveis para seletivamente controlar as durações de iluminação e intensidades de iluminação dos fotodiodos 94À-94H, 96A-96H, 98A-98H. O processador 34 ativa os controladores, isto é, DAC 91A-91H e amplificadores 92A-92H, de acordo com requisitos de diferentes placas de cultivo biológico 22 a serem processadas pelo esquadrinhador 10.

Vantajosamente, o processador 34 pode acessar conjuntos específicos de valores de saída digitais para produzir uma intensidade de saída desejada para os fotodiodos 94A-94H, 96A-96H, 98A-98H. Por exemplo, os valores de saída digitais podem ser determinados mediante calibração de fabrica ou de campo do esquadrinhador 10 de maneira a otimizar a uniformidade da iluminação prestada pelos vários fotodiodos 94A-94H, 96A-96H, 98A-98H. Mais uma vez, os fotodiodos vermelho, verde e azul podem ser caracterizados por diferentes intensidades e respostas de saída, e refletor e hardware óptico associado podem apresentar falta de uniformidade, tomando o controle independente pelo processador 34 conveniente em algumas aplicações.

Também, os valores de saída digitais podem ser determinados baseados sobre os requisitos de diferentes placa de cultivo biológico 22, isto é, para controlar a intensidade e duração de iluminação aplicada às placas de cultivo. Por conseguinte, o processador 34 pode seletivamente gerar diferentes valores de saída para diferentes durações, habilitar diferentes conjuntos de fotodiodos 94A-94H, 96A-96H, 98A-98H, e seletivamente habilitar quer iluminação dianteira, quer iluminação traseira ou ambas, baseado sobre os tipos específicos de placas de cultivo biológico 22 apresentados ao esquadrinhador 10.

Os anodos de todos os fotodiodos 94A-94H, 96A-96H, 98A-98H são acoplados com respectivas saídas de amplificadores ativadores 92A-92H para simultânea ativação de fotodiodos selecionados. Para permitir a seletiva ativação de fotodiodos para cores de iluminação específicas, os catodos dos fotodiodos 94A-94H (Vermelho) são acoplados em comum com um comutador, e.g., como o coletor de um transistor de junção bipolar 100A com um emissor acoplado com potencial terrestre. De modo similar, os catodos de fotodiodos 96A-96H (Verde) são acoplados em comum com o coletor de um transistor de junção bipolar 100B. e os catodos dos fotodiodos 98A-98H (Azul) são acoplados em comum com o coletor de um transistor de junção bipolar 100C. O processador 34 ativa a base de cada transistor bipolar 100A-100C com um sinal HABILITAR VERMELHO, HABILITAR VERDE, HABILITAR AZUL. Em operação, para expor a placa de cultivo biológico à iluminação vermelha, o processador 34 seleciona valores digitais para os fotodiodos 94A-94H e aplica os valores digitais aos DAC 91A-91H, que produzem sinais de ativação analógicos para amplificação pelos amplificadores separadores 92A-92H. Em sincronização com a aplicação dos valores digitais para os fotodiodos vermelho 94A-94H, o processador 34 também ativa a linha HABILITAR VERMELHO para polarizar condutivamente o transistor 100A e desse modo puxar os anodos de fotodiodos Vermelhos 94A-94H para tema.

Usando as linhas HABILITAR, o processador 34 pode seletivamente ativar os fotodiodos vermelhos 94A-94H para expor a placa de cultivo biológico 22 à iluminação vermelha.De maneira simultânea, o processador 34 controla a câmera 42 para captar uma imagem vermelha da placa de cultivo biológico 22. Para captar imagens verde e azul, o processador 34 gera valores ativadores digitais aproPriados e ativar as linhas HABILITAR VERDE e HABILITAR AZUL, respectivamente. Como uma vantagem, as linhas HABILITAR podem ser usadas para independentemente controlar a duração de exposição das cores de iluminação. Por exemplo, pode ser desejável expor a placa de cultivo biológico 22 a diferentes durações de iluminação vermelha, verde e azul. A fig. 14 é um diagrama em blocos funcional ilustrando a captação de imagens multicolor para preparação de uma imagem composta para produzir uma contagem de placa. Como mostrado na fig. 14, a câmera monocromática 42 capta uma imagem vermelha 102A, imagem verde 102B e imagem azul 102C da placa de cultivo biológico 22. O processador 34 então processa as imagens vermelha, verde e azul 102 para produzir uma imagem composta 104. Além disso, o processador 34 processa a imagem composta para produzir um resultado analítico tal como. uma contagem de colônias 106. Uma vez que a imagem composta tenha sido preparada, combinando as imagens vermelha, verde e azul, o processador 34 pode aplicar técnicas de análise de imagem convencionais para produzir a contagem de colônias. A fig. 15 é um fluxograma ilustrando uma técnica para a captação de imagens multicolor para preparação de uma imagem composta para produzir uma contagem de placas. Como mostrado na fig. 15, a técnica pode envolver iluminação seletiva de uma placa de cultivo biológico 22 com diferentes cores iluminantes (108), e captar imagens de placa durante a exposição a cada uma das cores iluminantes (110). A técnica ainda envolve a formação de uma imagem composta (112) baseada sobre as imagens separadamente captadas para cada cor de iluminação, e processamento da imagem composta (114) para produzir um resultado analítico tal como uma contagem de colônias (116). A contagem de colônias pode ser visualmente exibida (vídeo) ao usuário e registrada em um arquivo de dados. Como supra mencionado, as técnicas para captação de algumas imagens podem envolver iluminação com uma, duas ou mais cores de iluminação, assim como iluminação dianteira, iluminação traseira ou ambas, dependendo dos requisitos da placa de cultivo biológico especifica 22 a ser processada pelo esquadrinhador 10. A fig. 16 é um fluxograma ilustrando a técnica da fig. 15 em maior detalhe. Como mostrado na fig. 16, em operação, o processador 34 primeiramente emite valores digitais para ativar os fotodiodos de iluminação vermelha 94A-94H (fig. 13) (118) e ativar os fotodiodos de iluminação vermelha dianteira e traseira com a linha HABILITAR VERMELHO (120) para iluminar a placa de cultivo biológico 22. A câmera 42 então capta uma imagem da placa de cultivo biológico 22 durante a iluminação pelos fotodiodos vermelhos 94A-94H (122). A seguir, o processador 34 emite valores digitais para ativar os fotodiodos de iluminação verde 96A-96H (124), e ativar os fotodiodos de iluminação verde dianteira e traseira com a linha HABILITAR VERDE (126) para iluminar a placa de cultivo biológico 22. A câmera 42 então capta uma imagem da placa de cultivo biológico 22 durante a iluminação pelos fotodiodos verde 96A-96H (128). O processador 34 então emite valores digitais para ativar os fotodiodos de iluminação azul 98A-98H (130), e ativar os fotodiodos de iluminação azul com a linha HABILITAR AZUL (132).

Após a imagem azul sèr captada pela câmera 42 (134), o processador 34 combina as imagens vermelha, verde e azul para formar uma imagem composta vermelha/verde/azul (136). O processador 34 então processa a imagem composta vermelha/verde/azul (138) e/ou os componentes individuais da imagem composta para gerar uma contagem de colônias (140). Mais uma vez, em algumas modalidades, o processador 34 pode processar as imagens vermelha/verde/azul individuais antes de combinar as imagens vermelha, verde e azul para formar uma imagem composta. Mais uma vez, a ordem vermelha, verde e azul de iluminação e captação é descrita aqui para fins de exemplo.Por conseguinte, a placa de cultivo biológico 22 pode ser iluminada e esquadrinhada em uma ordem diferente.

Em operação, o processador 34 executa instruções que podem ser armazenadas em um meio legível por computador para executar os métodos descritos aqui. O meio legível por computador pode compreender uma memória de acesso aleatório (RAM) tal como uma memória de acesso aleatório dinâmica síncrona (SDRAM, memória de leitura (ROM),memória de acesso aleatório não-volátil (NVRAM, memória de leitura programável apagável por sinal elétrico (EEPROM), memória flash, meios de armazenamento de dados magnéticos ou ópticos, e semelhantes. Várias modificações podem ser introduzidas sem se afastar do espírito e âmbito da invenção. Por exemplo, é concebível que alguns dos aspectos característicos e princípios descritos aqui possam ser aplicados a esquadrinhadores de linha assim como a esquadrinhadores de área. Estas e outras modalidades se enquadram dentro do âmbito das reivindicações que se seguem.

REIVINDICAÇÕES

Claims (19)

1. Dispositivo (10) para esquadrinhar placas de cultivo biológico (22), caracterizado pelo fato de que compreende: urna fonte de iluminação muhicolor (60A, 60B) que seletivamente ilumina uma placa de cultivo biológico (22) com uma ou mais corres de iluminação diferentes, em que a fonte de iluminação inclui uma primeira fome de luz para produzir uma primeira cor de iluminação, uma segunda fonte de luz para produzir uma segunda cor de iluminação e uma terceira fonte de luz para produzir uma terceira cor de iluminação; uma câmera (42) orientada para captar uma imagem da placa de cultivo biológico (22); e um processador (34) que controla a fonte de iluminação para controlar durações de iluminação e intensidades de iluminação para cada uma dentre a primeira, a segunda e a terceira fontes de luz e controla a câmera (42) para captar uma ou mais imagens da placa de cultivo biológico (22) durante a iluminação com cada uma das diferentes cores de iluminação; em que o processador (34) combina duas ou mais das imagens captadas pela câmera (42) para formar uma imagem compósita da placa de cultivo biológico (22).

2. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as diferentes cores de iluminação são vermelho, verde e azul, e a câmera (42) capta imagens da placa de cultivo biológico (22) durante a iluminação vermelha, verde e azul.

3. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1. caracterizado pelo fato dc que a fonte de iluminação muhicolor (6A, 6B) inclui um primeiro componente de iluminação (44) que ilumina um primeiro lado de uma placa de cultivo biológico (22) e um segundo componente de iluminação (46) que ilumina um segundo lado da placa de cultivo biológico (22).

4. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa de cultivo biológico (22) é portadora de um agente biológico no grupo consistindo em bactérias aeróbicas, E. coli, coliformes, enterobacteriáceas, leveduras, fungos, Staphylococcus aureus, Listeria e Campylobacter.

5. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processador (34) controla a fonte de iluminação para sucessivamente iluminar a placa de cultivo biológico (22) com cada uma das cores de iluminação diferentes.

6. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira fonte de luz inclui um conjunto de diodos emissores de luz vermelha para produzir iluminação vermelha; a segunda fonte de luz inclui um conjunto de diodos emissores de luz verde para produzir iluminação verde; e a terceira fonte de luz inclui um conjunto de diodos emissores de luz azul para produzir iluminação azul.

7. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o processador (34) inclui um conjunto de controladores programáveis para controlar independentemente as durações de iluminação e intensidades de iluminação para cada um dos conjuntos de diodos emissores de luz.

8. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processador (34) ativa os controladores (92A-92H) para controlar seletivamente as durações de iluminação e as intensidades de iluminação de acordo com os requisitos de diferentes placas de cultivo biológico (22).

9. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processador (34) ativa os controladores (92A- 92Η) para controlar seletivamente a iluminação de um primeiro lado e de um segundo lado da placa de cultivo biológico (22) de acordo com os requisitos de diferentes placas de cultivo biológico (22).

10. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um primeiro conjunto de diodos emissores de luz vermelha associados com a primeira fonte de luz e orientados para produzir iluminação vermelha para um primeiro lado da placa de cultivo biológico (22); um primeiro conjunto de diodos emissores de luz verde associados com a segunda fonte de luz e orientados para produzir iluminação verde para o primeiro lado da placa de cultivo biológico (22); um primeiro conjunto de diodos emissores de luz azul associados com a segunda fonte de luz e orientados para produzir iluminação azul para o primeiro lado da placa de cultivo biológico (22); um segundo conjunto de diodos emissores de luz vermelha orientados para produzir iluminação vermelha para um segundo lado da placa de cultivo biológico (22); um segundo conjunto de diodos emissores de luz verde orientados para produzir iluminação verde para o segundo lado da placa de cultivo biológico (22); um segundo conjunto de diodos emissores de luz azul para produzir iluminação azul para um segundo lado da placa de cultivo biológico (22).

11. Dispositivo (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmera (42) é selecionada do grupo consistindo em uma câmera monocromática e uma câmera de área bidimensional.

12. Método para esquadrinhar placas de cultivo biológico (22), caracterizado pelo fato de que compreende: iluminar seletivamente uma placa de cultivo biológico (22) com uma ou mais corres de iluminação diferentes produzidas por uma primeira fonte de luz para produzir uma primeira cor de iluminação, uma segunda fonte de luz para produzir uma segunda cor de iluminação e uma terceira fonte de luz para produzir uma terceira cor de iluminação; controlar a fonte de iluminação para controlar durações de iluminação e intensidades de iluminação para cada uma dentre a primeira, a segunda e a terceira fontes de luz; captar uma ou mais imagens da placa de cultivo biológico (22), usando uma câmera (42), durante a iluminação com cada uma das diferentes cores de iluminação; e combinar duas ou mais das imagens captadas pela câmera (42) para formar uma imagem composta da placa de cultivo biológico (22).

13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as diferentes cores de iluminação são vermelho, verde e azul, o método compreendendo ainda captar imagens da placa de cultivo biológico (22) durante a iluminação em vermelho, verde e azul.

14. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda iluminar um primeiro lado da placa de cultivo biológico (22) e iluminar um segundo lado da placa de cultivo biológico (22).

15. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda iluminar sucessivamente a placa de cultivo biológico (22) com cada uma das diferentes cores de iluminação.

16. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda controlar as durações de iluminação e intensidades de iluminação de acordo com os requisitos de diferentes placas de cultivo biológico (22).

17. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda controlar seletivamente a iluminação de um primeiro lado e de um segundo lado da placa de cultivo biológico (22) de acordo com os requisitos de diferentes placas de cultivo biológico (22).

18. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda produzir as cores de iluminação com um conjunto de diodos emissores de luz vermelha associados com a primeira fonte de luz para produzir iluminação vermelha; um conjunto de diodos emissores de luz verde associados com a segunda fonte de luz para produzir iluminação verde; e um conjunto de diodos emissores de luz azuis associados com a terceira fonte de luz para produzir iluminação azul.

19. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a câmera (42) é selecionada do grupo que consiste em uma câmera monocromática e uma câmera de área bidimensional.